CN111817365A - 适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统及控制方法 - Google Patents

适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统及控制方法 Download PDF

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CN111817365A CN202010468911.2A CN202010468911A CN111817365A CN 111817365 A CN111817365 A CN 111817365A CN 202010468911 A CN202010468911 A CN 202010468911A CN 111817365 A CN111817365 A CN 111817365A
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    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits

Abstract

本发明公开了一种超大规模电池储能模块化多回路变流控制系统，该系统包括多绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置，根据模块化变流器单相电路结构，采用交流电源电流解耦控制与电容电压平衡控制相结合，控制模块化多回路变流器，实现了直接控制各回路的循环电流，使直流电容具有良好的电流调节能力，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。

Description

适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统及控制方法
技术领域
本申请涉及超大规模储能变流器技术领域，具体涉及一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，同时涉及一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法。
背景技术
随着全球能源需求的快速增长和传统能源的日益稀缺，太阳能和风能作为可再生能源的重要形式，近年来装机容量迅速增长。由于可再生能源发电的输出具有较大的波动性和随机性，电网调度可能会出现一系列问题。因此，光伏和风力发电系统的功率波动平滑化非常重要。光伏和风力发电站应配备超大规模储能系统和与系统相适应的储能变流器，利用系统充放电的灵活性，稳定功率输出，提高功率利用率。储能变流器一般采用可扩展能力强、输出谐波特性好的模块化多电平变流器，但由于单体电池的电压低，模块化多电平变流器通常将大量的电池串并联成电池组。电池组在多次充放电过程中会造成单个电池之间荷电状态不均衡，为了简化均衡电池组控制过程，提出适用于低压大电流的超大规模储能系统的模块化多回路变流器。
发明内容
本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。
本申请提供适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，包括：
多绕组变压器，用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压；
模块化多回路变流器，由三相桥臂组、桥臂电感以及交流电源组成，用于控制三相桥臂组各支路的环流，使各桥臂电容电压平衡。
优选的，所述多绕组变压器，原绕组为Y接法，副绕组一个Y接法，一个△接法，原绕组连接到交流电源的电感器，副绕组与三相桥臂组的桥臂子单元相连，副边各绕组匝数相同。
优选的，所述三相桥臂组，每相有4个桥臂，桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组成，所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相同。
优选的，所述桥臂子单元，通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联二极管的开通与关断，输出阶梯波，逼近正弦波。
本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法，包括：
建立多模块化变流器的电路方程；
分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；
根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；
根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；
由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。
优选的，建立多模块化变流器的电路方程，包括：
建立多模块变流器的磁动势平衡方程：
N1iac＝-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac
式中，N1为原绕组匝数，iac为原绕组电流，Nf为副绕组的统一匝数,(iP1)ac、(iN1)ac为桥臂电流的交流分量。
优选的，根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压，包括：
根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流分量，
利用变压器两侧磁动势平衡方程，得到交流电源三相电流与桥臂电流等式，再通过坐标变换得到交流电源电流分量，
根据得到的给定电流分量与交流电源电流分量，产生的误差经过电流控制器与交叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用，得到控制电压分量。
优选的，根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡，包括：
全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流控制器得到臂环流的直流分量给定值；
通过将桥臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端，计算出臂环流交流分量给定值；
实际的环流与环流给定值经过电流控制器得到电压指令，循环电流给定值由臂环流直流分量与交流分量给定值之和的两倍；
每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流形成有功功率，经过折算系数得到对应的等值电压给定值。
优选的，由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值，包括：
根据实际环流与给定环流的差值，经过电流控制得到环流电压指令；
根据电源反馈补偿电压、变压器副边电压、环流电压指令与等值电压给定值之和计算出桥臂子单元的电压给定值。
本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装置，包括：
电路方程建立单元，用于建立多模块化变流器的电路方程；
流动功率获取单元，用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；
原绕组相电压获取单元，用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；
桥臂电压的平衡实现单元，用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；
电压给定值获取单元，用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。
本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，该系统包括多绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置，根据模块化变流器单相电路结构，采用交流电源电流解耦控制与电容电压平衡控制相结合，控制模块化多回路变流器，实现了直接控制各回路的循环电流，使直流电容具有良好的电流调节能力，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。
附图说明
图1是本申请提供的一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统的基本结构组成框图；
图2是本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法的流程示意图；
图3是本申请实施例涉及的平均电压控制框图；
图4是本申请实施例涉及的桥臂电压平衡控制框图；
图5是本申请实施例涉及的桥臂环流控制框图；
图6是本申请实施例涉及的单独平衡控制框图；
图7是本申请实施例涉及的桥臂子单元结构图；
图8是本申请实施例涉及的电流解耦控制框图；
图9是本申请涉及的模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波形图；
图10是本申请涉及的模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波形图；
图11是本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装置示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
图1为本申请提供的一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统的基本结构组成框图，包括多绕组变压器和模块化多回路变流器；多绕组变压器，用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压；模块化多回路变流器，由三相桥臂组、桥臂电感以及交流电源组成，用于控制三相桥臂组各支路的环流，使各桥臂电容电压平衡。图1-1为原绕组为Y接法,副绕组一个Y接法，一个△接法的多绕组变压器图，原绕组连接到交流环节电感器，副绕组与桥臂子单元相连，副边各绕组匝数相同；图1-2和图1-3为副绕组Y接结构图和副绕组△接结构图，每相两个副绕组并联；图1-4为三相桥臂组图，每相有4个桥臂，桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组成，所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相同，图1-4详细画出了a相有4个桥臂，每个桥臂包括4个内部参数相同的桥臂子单元，保证桥臂环流相同简化计算，其他两相的桥臂与a相完全相同，4个桥臂、桥臂电感与公共直流电源形成4个回路。桥臂子单元，通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联二极管的开通与关断，输出阶梯波，逼近正弦波。
图2为本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法的流程示意图，下面结合图2对本申请提供的方法进行详细说明。
步骤S201，建立多模块化变流器的电路方程。
根据直流电源电压和臂电压的关系建立方程，
vP1＝Vdc(1-ksinωt)
vN1＝Vdc(1+ksinωt)
式中，Vdc为直流电源电压，vP1、vN1为桥臂电压，k为调制系数，0≤k≤1，ω为角频率；
根据基尔霍夫电压定律，建立一组桥臂回路电压方程，
Figure BDA0002513608120000051
Figure BDA0002513608120000052
式中，N1为原绕组匝数，N2为副绕组匝数，icir为臂环流，L为电感；
将桥臂电压代入到回路电压方程中，得到直流电源电压和变压器一次侧交流电压的关系，
Figure BDA0002513608120000053
式中，vac为变压器一次侧交流电压；
根据原绕组与副绕组的磁动势平衡，建立方程，
N1iac＝-N2(iP1)ac+N2(iN1)ac-N3(iP2)ac+N3(iN2)ac
式中，(iP1)ac、(iN1)ac、(iP2)ac和(iN2)ac为桥臂电流的交流分量，iac为原绕组电流，N3为副绕组匝数；
设定副绕组匝数相同，各桥臂子模块动作模式相同，获得磁动势平衡方程为：
N1iac＝-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac
式中，Nf为副绕组的统一匝数。
步骤S202，分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率。
根据从上一步骤中获取的电路方程，根据简化磁动势平衡方程得到桥臂电流交流分量，
Figure BDA0002513608120000061
Figure BDA0002513608120000062
根据臂环流和各桥臂电流的关系，计算得出直流电源电流与环流等式，
Figure BDA0002513608120000063
idc＝iN1+iN2+iP1+iP2＝2icir
式中，iP1、iN1、iP2、iN2为桥臂电流，icir为实际环流值，idc为直流电源电流；
根据电流交流分量和臂环流，桥臂电流可表示为，
Figure BDA0002513608120000064
Figure BDA0002513608120000071
变压器一次侧的交流电流可表示为，
Figure BDA0002513608120000072
式中，Iac为电流幅值，
Figure BDA0002513608120000073
为电压和电流的相位差；
根据变压器一次侧有功功率与直流侧电源功率相互交换原则，可列等式，
Figure BDA0002513608120000074
式中，Idc为流过直流电源的电流直流分量；
通过计算桥臂有功功率，比较一组桥臂有功功率的直流部分表明桥臂间无有功功率交换，
Figure BDA0002513608120000075
Figure BDA0002513608120000076
vP1iP1＝vN1iN1。
步骤S203，根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压。
根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流dq轴分量，
Figure BDA0002513608120000077
Figure BDA0002513608120000078
式中，
Figure BDA0002513608120000079
为电流dq轴分量，p*、q*为瞬时有功功率和无功功率给定值，VS为交流侧线电压；
利用变压器两侧磁动势平衡方程，得到交流电源三相电流与桥臂电流等式，再通过坐标变换得到交流电源电流dq轴分量，
Figure BDA0002513608120000081
Figure BDA0002513608120000082
Figure BDA0002513608120000083
式中，
Figure BDA0002513608120000084
为交流侧三相电流，
Figure BDA0002513608120000085
为桥臂电流；
根据得到的给定电流分量与交流电源电流分量，产生的误差经过电流PI控制器与交叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用，得到控制电压分量，
Figure BDA0002513608120000086
Figure BDA0002513608120000087
式中，
Figure BDA00025136081200000812
为控制电压dq轴分量，u′d、u′q为经过电流控制器的电压值，
Figure BDA0002513608120000089
为交流电源dq轴分量，id、iq为交流侧电流dq轴分量，LS为变压器副绕组漏感。
步骤S204，根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡。
全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流PI控制器得到臂环流的直流分量给定值，总桥臂电容平均电压可表示为，
Figure BDA00025136081200000810
式中，vCP1i、vCP2i、vCN1i和vCN2i为各桥臂第i个单元的电容电压，
Figure BDA00025136081200000811
为全桥臂电容平均电压；
通过将计算出桥臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端，计算出臂环流交流分量给定值，桥臂电容平均电压可表示为，
Figure BDA0002513608120000091
Figure BDA0002513608120000092
式中，
Figure BDA0002513608120000093
为桥臂电容平均电压；
实际的环流与环流给定值经过PI控制器得到电压指令，循环电流给定值可由臂环流直流分量与交流分量给定值之和的两倍表示为，
Figure BDA0002513608120000094
式中，
Figure BDA0002513608120000095
为环流直流分量和交流分量，
Figure BDA0002513608120000096
为环流给定值；
每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流形成有功功率，经过折算系数得到对应的等值电压给定值，
Figure BDA0002513608120000097
Figure BDA0002513608120000098
式中，
Figure BDA0002513608120000099
为等值电压给定值，kC为折算系数。
步骤S205，由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值
根据实际环流与给定环流的差值，经过PI控制得到环流电压指令：
Figure BDA00025136081200000910
式中，
Figure BDA00025136081200000911
为环流电压指令，kcir为比例增益系数；
各桥臂包含4个子单元，电源反馈补偿电压和变压器副边电压可表示为，
Figure BDA00025136081200000912
Figure BDA00025136081200000913
式中，vfb为电源反馈补偿电压，vTS为变压器副边电压，
Figure BDA00025136081200000914
为交流电源电压给定值；
根据电源反馈补偿电压、变压器副边电压、环流电压指令与等值电压给定值之和计算出桥臂子单元的电压给定值，再经过PWM触发变流器，
Figure BDA0002513608120000101
Figure BDA0002513608120000102
式中，
Figure BDA0002513608120000103
为桥臂子单元电压给定值。
变流器图3为本申请实施例涉及的平均电压控制框图，给定电容电压值
Figure BDA0002513608120000104
与所有桥臂电容电压的平均值的直流分量
Figure BDA0002513608120000105
的差值经过比例积分调节得到臂间环流的直流分量
Figure BDA0002513608120000106
公式为：
Figure BDA0002513608120000107
式中，Kc、Kd为PI控制调节系数。
图4为本申请实施例涉及的桥臂电压平衡控制框图，P1桥臂电容平均电压直流分量
Figure BDA0002513608120000108
与N1桥臂电容平均电压直流分量
Figure BDA0002513608120000109
的差值经过比例控制器得到臂间环流的交流分量
Figure BDA00025136081200001010
的幅值。
图5为本申请实施例涉及的桥臂环流控制框图，具体包括以下步骤：
步骤1：根据平均电压控制和桥臂电压平衡控制得到的环流直流分量与交流分量，两者相加的两倍得到环流给定值：
Figure BDA00025136081200001011
式中，
Figure BDA00025136081200001012
为环流直流分量和交流分量，
Figure BDA00025136081200001013
为环流给定值；
步骤2：实际环流为各桥臂电流和的一半：
Figure BDA00025136081200001014
式中，iP1、iN1、iP2、iN2为桥臂电流，icir为实际环流值；
步骤3：实际环流值icir与环流给定值
Figure BDA00025136081200001015
经过比例控制器得到电压指令
Figure BDA00025136081200001016
图6为本申请实施例涉及的单独平衡控制框图，具体包括以下步骤：
步骤1：每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流相乘得到桥臂功率：
Figure BDA0002513608120000111
Figure BDA0002513608120000112
式中，
Figure BDA0002513608120000113
为桥臂电容平均电压，vCP1i、vCN1i为桥臂第i个单元的电容电压；
步骤2：有功功率与折算系数相比得到对应的等值电压给定值：
Figure BDA0002513608120000114
Figure BDA0002513608120000115
式中，
Figure BDA0002513608120000116
为等值电压给定值，kC为折算系数。
图7为本申请实施例涉及的桥臂子单元结构图，各桥臂由4个桥臂子单元，子单元采用由图7中工作模式的半个H桥结构；当V1和V2都处于关断状态且D1导通时，子单元工作在模式1；当V1加开通信号，V2关断且D1导通时，V1承受反向电压，此时V1处于关断状态，子单元工作在模式2；当V1关断，V2开通，D1和D2关断时，子单元工作在模式3；当V1和V2都处于关断状态且D2导通时，子单元工作在模式4；当V1开通，V2关断D1和D2关断时，子单元工作在模式5；当V1加关断信号V2加开通信号，D2导通时V2尽管施加开通信号但处于关断状态，子单元工作在模式6。
图8为本申请实施例涉及的电流解耦控制框图，具体包括以下步骤：
步骤1：根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流dq轴分量：
Figure BDA0002513608120000117
Figure BDA0002513608120000121
式中，
Figure BDA0002513608120000122
为电流dq轴分量，p*、q*为瞬时有功功率和无功功率给定值，VS为交流侧线电压；
步骤2：利用变压器两侧磁动势平衡方程，得到交流电源三相电流与桥臂电流等式，交流电源三相电流可表示为：
Figure BDA0002513608120000123
Figure BDA0002513608120000124
Figure BDA0002513608120000125
式中，
Figure BDA0002513608120000126
为交流侧三相电流，
Figure BDA0002513608120000127
为桥臂电流；
步骤3：交流侧三相电流经过坐标变换得到交流电源电流dq轴分量,与步骤1得到的给定电流dq轴分量产生的差值Δid、Δiq，经过电流PI控制器得到dq轴调节电压值u′d、u′q；
步骤4：dq轴调节电压值与交叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用，得到控制电压分量：
Figure BDA0002513608120000128
Figure BDA0002513608120000129
式中，
Figure BDA00025136081200001213
为控制电压dq轴分量，u′d、u′q为dq轴调节电压值，
Figure BDA00025136081200001211
Figure BDA00025136081200001212
为交流电源dq轴分量，id、iq为交流侧电流dq轴分量，LS为交流侧电感。
图9、图10为模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波形图，两种变流器的给定有功功率为1MW，没有无功功率，电容电压都设定为1.4KV，模块化多回路变流器的直流电源电压为2.8KV，其值为是模块化多电平变流器直流电源电压的一半，对比图9和图10表明两种变流器的桥臂电流和电容电压波形大致相同，但多回路变流器直流电源直流分量绝对值是360A，是模块化多电平变流器直流电源直流分量的一半，从而验证了提出的模块化多回路变流器更适用于低压大电流的超大规模储能系统。
本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装置1100，如图11所示，包括：
电路方程建立单元1101，用于建立多模块化变流器的电路方程；
流动功率获取单元1102，用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；
原绕组相电压获取单元1103，用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；
桥臂电压的平衡实现单元1104，用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；
电压给定值获取单元1105，用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。
本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，该系统包括多绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置，根据模块化变流器单相电路结构，采用交流电源电流解耦控制与电容电压平衡控制相结合，控制模块化多回路变流器，实现了直接控制各回路的循环电流，使直流电容具有良好的电流调节能力，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。
变流器本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，其特征在于，包括：
多绕组变压器，用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压；
模块化多回路变流器，由三相桥臂组、桥臂电感以及交流电源组成，用于控制三相桥臂组各支路的环流，使各桥臂电容电压平衡。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多绕组变压器，原绕组为Y接法，副绕组一个Y接法，一个△接法，原绕组连接到交流电源的电感器，副绕组与三相桥臂组的桥臂子单元相连，副边各绕组匝数相同。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三相桥臂组，每相有4个桥臂，桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组成，所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相同。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述桥臂子单元，通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联二极管的开通与关断，输出阶梯波，逼近正弦波。
5.一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法，其特征在于，包括：
建立多模块化变流器的电路方程；
分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；
根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；
根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；
由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，建立多模块化变流器的电路方程，包括：
建立多模块变流器的磁动势平衡方程：
N1iac＝-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac
式中，N1为原绕组匝数，iac为原绕组电流，Nf为副绕组的统一匝数,(iP1)ac、(iN1)ac为桥臂电流的交流分量。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压，包括：
根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流分量，
利用变压器两侧磁动势平衡方程，得到交流电源三相电流与桥臂电流等式，再通过坐标变换得到交流电源电流分量，
根据得到的给定电流分量与交流电源电流分量，产生的误差经过电流控制器与交叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用，得到控制电压分量。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡，包括：
全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流控制器得到臂环流的直流分量给定值；
通过将桥臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端，计算出臂环流交流分量给定值；
实际的环流与环流给定值经过电流控制器得到电压指令，循环电流给定值由臂环流直流分量与交流分量给定值之和的两倍；
每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流形成有功功率，经过折算系数得到对应的等值电压给定值。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值，包括：
根据实际环流与给定环流的差值，经过电流控制得到环流电压指令；
根据电源反馈补偿电压、变压器副边电压、环流电压指令与等值电压给定值之和计算出桥臂子单元的电压给定值。
10.一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装置，其特征在于，包括：
电路方程建立单元，用于建立多模块化变流器的电路方程；
流动功率获取单元，用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；
原绕组相电压获取单元，用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；
桥臂电压的平衡实现单元，用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；
电压给定值获取单元，用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。
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